Поперечное нивелирование трассы. Составление поперечного профиля

Продольно-поперечное нивелирование начинают с разбивки пикетожа. В начале трассы забивают пикет нулевой (ПК0), над которым устанавливают теодолит и задают ось будущей трассы. Разбивка пикетов состоит в том, что в ровень с землей вбивается пикет рядом с которым устанавливается сторожок. Сторожок- это колышек длиной 25-30 см на котором прикрепляют табличку с номером пикета. Пикеты устанавливают через каждые 100 м. В местах перегиба рельефа местности отмечают плюсовые точки (измерив расстояние от ближайшего пикета до характерной точки перегиба рельефа местности). В случаях когда измеряется поперечный профиль разбивают поперечники, от плюсовой точки в левую и в правую сторону разбивают по 10-20м поперек продольного профиля. В случаях когда трасса изменяет своё направление возникает необходимость разбивать кривую, для разбивки кривой измеряют угол поворота трассы. Углы поворота могут быть как небольшие, так и крутые.

Поперечный профиль необходим для подсчета объема земляных работ, для выявления данных о рельефе около трассы, для решения различных инженерных задач.

Данные для поперечных профилей получают в результате нивелирования точек, расположенных справа и слева от магистрали, перпендикулярно к ней или под некоторым произвольным углом. В обработанном журнале нивелирования указаны два поперечника: на ПК6 и ПК14.

По вычисленным отметкам точек поперечного профиля (графа 10 журнала нивелирования) вычерчивают поперечный профиль (по заданию 1) в масштабе горизонтальном и вертикальном 1:200. Вычерчивается поперечный профиль на миллиметровой бумаге.

В графе «Горизонтальные расстояния» выписывают из журнала нивелирования или из пикетажной книжки расстояния от оси пути до первой точки поперечного профиля и далее указывают расстояние вправо и влево от пикета. Отметки земли вписывают в соответствующую графу, округляя их до сантиметра. При выполнении задания необходимо построить только линию земли без проектирования. Поэтому две последние графы вычерчивают красным цветом и оставляют их незаполненными. Для построения самого поперечного профиля указан вертикальный масштаб 1:200. Продолжают ординаты, проведенные в графе «Горизонтальные расстояния» выше последней графы «Проектные отметки», на 4 – 5 см, и проводят линию условного горизонта. Относительно этой прямой откладывают оставшиеся величины отметок в данном масштабе (1 мм соответствует 0,2 м). Соединив наклонные точки отрезками прямых, получают линию земли в поперечном направлении относительно трассы.

Поперечные профили строят на продольном профиле, если их количество незначительно (рис. 1.9.). В целях простоты вычислений объемов земляных работ горизонтальный и вертикальный масштабы поперечных профилей выбирают одинаковыми и обычно равными вертикальному масштабу продольного профиля. Масштаб поперечных профилей подписывают под масштабами продольного профиля.

Осевые точки поперечных профилей по возможности располагают на соответствующих ординатах выше линии фактического профиля и при необходимости на разных уровнях. Для каждого поперечного профиля вычерчивают только одну горизонтальную графу для расстояний шириной 5 мм. Под нижней линией этой графы подписывают пикетаж осевой точки поперечника.

Вправо и влево от осевой точки откладывают в принятом масштабе расстояния поперечника, записывают их в графе расстояний, а на перпендикулярах от линии выбранного УГ в том же масштабе строят округленные до 1 см высоты, которые записывают вдоль своих ординат справа. Значение УГ поперечника выбирают таким, чтобы наименьшая его ордината была не короче Зсм (для возможности размещения записи высоты).

Концы построенных перпендикуляров соединяют, в результате чего получают фактический профиль поперечника.

Поперечные профили вместе с продольным профилем позволяют вычислить объемы земляных работ при строительстве автодороги.

48.Съёмка аэродромных площадок. Разбивка сетки квадратов. Высота съёмка. Составление плана площадки.

Планово-высотное обоснование, создаваемое для производства топографических съемок при изысканиях аэропортов, одновременно служит и геодезической основой для выноса проекта аэропорта в натуру, т. е. для геодезического сопровождения строительного процесса. Точность планово-высотного обоснования поэтому должна соответствовать требованиям как съемочных, так и разбивочных работ.

Основу планово-высотного обоснования аэропортов составляет регулярная сетка продольных и поперечных теодолитно-нивелирных ходов, образующих квадраты с размерами 400 х 400 м.

Для сгущения полученной таким образом сети прокладывают теодолитные ходы, образующие сетку квадратов с размерами сторон 200 х 200 м, а иногда применяют микротриангуляцию путем разбивки каждого 400-метрового квадрата диагоналями.

Опорную геодезическую сеть ориентируют параллельно предполагаемому направлению ИВПП, если оно оказывается установленным на стадии подготовительных изыскательских работ. В других случаях опорную геодезическую сеть ориентируют по направлению господствующих ветров, наивыгоднейшему рельефу 'либо по направлению удобных воздушных подходов. Главную опорную линию обоснования вешат с помощью теодолита параллельно оси ИВПП на расстоянии 80—130 м от нее, при этом в ходе полевых изыскательских работ ее выносят в натуру прежде всего. Выбрав на главной опорной линии геодезического обоснования центральную точку, в обе стороны от нее по главной линии отмеряют 400-метровые отрезки на всю намеченную длину площадки аэропорта. Концы каждого 400-метрового отрезка закрепляют надежными кольями. Затем с помощью теодолита разбивают перпендикулярные направления на век? ширину площадки аэропорта. Концы 400-метровых поперечных отрезков также закрепляют. Разбивку опорной геодезической сети завершают прокладкой полигонометрического хода по замыкающему контуру планово-высотного обоснования.

Высотной основой площадки аэропорта служат сети нивелирования III класса, прокладываемые обычно по сторонам сетки квадратов. Внутри полигонов прокладывают нивелирные ходы IV класса.

Пункты опорной геодезической сети в вершинах 400-метровых квадратов закрепляют капитальными (бетонными) или временными (деревянными) знаками, которые устраивают закрытыми, не возвышающимися над уровнем земли. Поскольку каждый знак плановой геодезической сети служит одновременно и знаком высотного обоснования площадки, их закладывают на глубину 0,5 м ниже максимально возможной глубины сезонного промерзания.

На местности знаки обозначают таким образом, чтобы их можно было легко обнаруживать не только в ходе производства наземных геодезических работ, но при аэроизысканиях, где они уже выполняют роль опозна-ков. Для этой цели знаки окапывают канавами и обозначают каменными или щебеночными отсыпками.

Созданную на площадке проектируемого аэропорта опорную геодезическую сеть привязывают к пунктам государственной геодезической сети с последующим вычислением координат центров знаков в государственной системе координат и вычислением абсолютных их высот. При отсутствии вблизи проектируемого аэропорта Пунктов государственной геодезической сети планово-высотное обоснование площадок аэропортов создают наземно-космическими методами с применением систем спутниковой навигации «GPS».

Для обеспечения необходимой точности топографических съемок и разбивочных работ средние квадратические ошибки положения пунктов опорной геодезической сети не должны превышать ± 10 см, а ошибки в высотах знаков — ±25 мм.

Топографическую съемку площадки аэропорта производят с целью получения топографического плана и ЦММ, необходимых для последующей разработки генерального плана аэропорта и проектирования всех его сооружений. ЦММ при этом необходима в случае системного автоматизированного проектирования аэропорта, т. е. на уровне САПР-А.

В ходе топографических съемок, выполняемых в зависимости от стадии проектирования в масштабах 1:5000, 1:2000 и 1:1000, снимают подробности рельефа; границы сельскохозяйственных и лесных угодий; населенные пункты; реки и водоемы; автомобильные и железные дороги; отдельные сооружения и объекты; наземные и подземные коммуникации и т. д. В ходе производства топографических съемок обязательно определяют высоты предметов и объектов, возвышающихся над землей (опоры ЛЭП, столбы воздушных линий связи, отдельные здания, трубы промышленных предприятий, отдельные деревья и другие воздушные препятствия). На топографических планах при этом кроме обычной информации показывают и высоты этих воздушных препятствий.

При изысканиях аэропортов применяют семь возможных методов топографических съемок: мензульную, нивелирование по квадратам, тахеометрическую, фототеодолитную, аэро- и комбинированную съемку; на-земно-космическую. Выбор того или иного вида топографических съемок зависит от ряда факторов и прежде всего от стадии проектирования, объемов изыскательских работ, характера местности, сроков проектирования и оснащенности проектно-изыскательской организации соответствующим парком геодезического оборудования.

Мензульная съемка все еще находит применение при изысканиях аэропортов. Однако в связи со свойственными ей недостатками (большие затраты труда при производстве полевых работ, ручная подготовка топографических планов, влияние погодных условий и, главное, существенные трудности в автоматизации процесса сбора, регистрации и обработки данных и в подготовке ЦММ) объемы работ, выполняемых на изысканиях с применением мензульных съемок, год от года сокращаются.

Съемка нивелированием по квадратам — традиционный вид топографической съемки, широко используемый при изысканиях аэропортов, особенно на стадиях детального проектирования. Это весьма точный вид съемки, однако, в то же время и наиболее сложный, дорогостоящий и трудоемкий. Тем не менее информация, получаемая этим методом, представляется в виде, удобном для последующего решения проектных задач (в частности, для вертикальной планировки площадок аэропортов) как традиционно по топографическим планам, так и автоматизированно с использованием регулярных ЦММ в узлах правильных прямоугольных сеток. Особенно перспективным метод съемки нивелированием по квадратам становится при использовании регистрирующих (электронных) нивелиров, позволяющих автоматизировать процесс сбора, регистрации и обработки данных и существенно повысить производительность полевых и камеральных работ при одновременном повышении качества (безошибочность информации) конечных результатов.

Техника съемки нивелированием по квадратам применительно к изысканиям аэропортов сводится к следующему.

Внутри опорной геодезической сети (сетки квадратов 400 х 400 м и 200 х 200 м) разбивают пикетажную сетку 40 х 40 м для съемки в масштабе 1:2000 и 20 х 20 м — для съемки в масштабе 1:1000 и закрепляют ее точками и сторожками с соответствующими обозначениями. Кроме вершин пикетажной сетки на ее сторонах отмечают сторожками и плюсы, соответствующие характерным точкам ситуации и рельефа местности. После этого осуществляют геометрическое (а иногда тригонометрическое) нивелирование поверхности. Обычно с одной стоянки прибора снимают все точки, размещаемые в 200-метровом квадрате. По результатам произведенных измерений составляют ЦММ и топографический план местности.

Тахеометрическая съемка находит все более широкое применение при изысканиях площадок аэропортов. Это обстоятельство связано прежде всего с тем, что она позволяет существенно сократить объемы полевых изыскательских работ и перенести значительную их часть в камеральные условия с обеспечением автоматизации подготовки топографических планов и ЦММ с использованием компьютеров и графопостроителей. Еще более перспективным этот вид съемки становится при использовании электронных тахеометров с автоматической регистрацией результатов измерений на магнитных носителях информации. Наиболее часто тахеометрию используют для съемок площадок под жилые и служебные зоны аэродромов.

Фототеодолитную съемку, учитывая равнинный характер местности, где размещают площадки аэродромов, применяют главным образом при съемках воздушных подходов.

Аэросъемка и особенно комбинированная аэросъемка в сочетании с электронной тахеометрией и системами спутниковой навигации «GPS» в скором времени должны заменить другие, используемые в настоящее время виды съемок площадок аэропортов. Это связано с неизбежным переходом на качественно новые технологии и методы системного автоматизированного производства проектно-изыскательских работ, требующих максимального увеличения производительности изыскательских работ при широком привлечении средств автоматизации и вычислительной техники.

Отличительной особенностью аэросъемок при изысканиях аэропортов является то, что пункты съемочного обоснования перед залетами маркируют под опознаки, а аэросъемочные маршруты, как правило, прокладывают параллельно направлению летной полосы.

Наземно-космические съемки с использованием систем спутниковой навигации «GPS» при изысканиях аэропортов все шире применяют как для планово-высотного обоснования всех видов топографических съемок, так и для непосредственного их выполнения в базовом варианте их производства с применением базовых станций «DGPS». Это один из наиболее современных и перспективных видов топографических съемок площадок аэропортов.

49.Теодолитные ходы. Привязка к пунктам ГГС. Полевые работы по приложению теодолитных ходов. Вычисление горизонтальных углов и горизонтальных проложений.

Теодолитным ходом называют построенную на местности разомкнутую или замкнутую ломаную линию, в которой измерены все стороны и горизонтальные углы между ними, т. е. в основу теодолитного хода положен метод полигонометрии. Полигонометрией называют метод определения положения геодезических пунктов путем построения на местности полигонометрического хода (ломаной линии) или системы ходов (полигонометрическая сеть), в которых измеряют все углы и стороны. Полигонометрические ходы опираются на исходные, более высокого класса, пункты и линии. Они могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Если ход по форме близок к прямой линии, то его называют вытянутым, в противном случае — изогнутым. Стремятся прокладывать вытянутые ходы с примерно одинаковыми сторонами, которые являются оптимальными по объему полевых работ, обработке и оценке точности.

Пункт государственной геодезической сети - это точка на земной поверхности, положение которой в известной системе плановых координат определено геодезическими методами (триангуляции, полигонометрии и др.) и закреплено на местности геодезическим знаком.

Совокупность геодезических измерений и вычислений, необходимых для определения положения вершин теодолитного хода в государственной системе координат, называется привязкой.

Привязку можно выполнить несколькими методами:

1. Плановая привязка методом угловой засечки

2. Метод снесения координат

3. Метод привязки теодолитного хода к одному опорному пункту с известным направлением в нем

 

К полевым работам при теодолитной съёмке относятся:

· Рекогносцировка участка местности;

· Закрепление знаками точек теодолитного хода;

· Измерение углов и сторон теодолитного хода;

· Привязка теодолитного хода к геодезическим пунктам более высокого класса.

Рекогносцировка участка, т.е. его обход и осмотр, производится для того, чтобы получить представление о размерах участка, сложности ситуации, условиях для измерения углов и линий и условиях привязки теодолитного хода к пунктам геодезической сети более высокого класса. В процессе рекогносцировки выбирают местоположение точек теодолитного хода таким образом, чтобы на привязку ситуации местности к вершинам и сторонам хода затрачивалось меньше труда и времени.

Вершины теодолитного хода закрепляют постоянными или временными знаками, в зависимости от места их нахождения и срока службы. В процессе закрепления составляют схему, на которой показывают расположение вершин и сторон хода относительно ситуации местности. Эта схема используется при выполнении работ по измерению углов и длин сторон теодолитного хода.

Углы между сторонами теодолитного хода измеряют теодолитом одним полным приёмом (при КП и КЛ). Расхождение значений в полуприёмах не должны превышать двойной точности (t) отсчитывания теодолита

|Δβ|2t

Длины линий в ходах измеряют рулетками, мерными лентами, дальномерами оптическими и электронными, а также широко применяемые в настоящее время лазерными дальномерами. Каждую сторону измеряют дважды в прямом и обратном направлениях. Расхождения в измеренных значениях не должны превышать от измеряемой длины линии

|Δl |

При съёмке составляется абрис, в котором схематически зарисовывают ситуацию местности, показывают все снимаемые точки, записывают результаты всех выполняемых угловых и линейных измерений. Абрис составляется отдельно для каждой стороны теодолитного хода

Полевым контролем измерения внутренних углов в полигоне будет сумма всех углов – Ʃβ_изм. Из математики известно, что сумма внутренних углов в многоугольнике определяется по формуле:

Ʃβ_теор. = 180º · (n – 2), где

n – число углов в многоугольнике.

Результаты, полученные при измерениях, содержат в себе ошибки. Разность между измеренной и теоретической суммой называется невязкой и обозначается – ƒ. Следовательно, угловая невязка – ƒ_β будет равняться разности между измеренной и теоретической суммой, т.е.

ƒ_β = Ʃβ_изм. – Ʃβ_теор.

Полученная угловая невязка сравнивается с допустимой:

ƒ_{β доп.} =1ʹ· t ·, где

t – точность теодолита;

n – число углов в полигоне.

Установив, что угловая невязка не превышает допустимого предела, а длины линий измерены с точностью не больше, приступают к камеральной обработке теодолитного хода.

50.Камеральная обработка замкнутого теодолитного хода. Прямая геодезическая задача. Уравнивание горизонтальных углов, вычисление дирекционных углов и румбов сторон хода.

После выполнения полевых работ производится камеральная обработка результатов измерений. Камеральная обработка начинается с тщательной проверки всех записей и вычислений в полевых журналах. По измеренным значениям горизонтальных углов и горизонтальным проложениям производится вычисление координат точек теодолитного хода, путём решения прямой геодезической задачи. По вычисленным координатам строится план теодолитного хода, на котором выполняется плановая привязка здания, путём решения обратной геодезической задачи.

Вычислительная обработка теодолитного хода ведётся по этапам:

1. Контроль угловых измерений.

2. Уравнивание углов.

3. Контроль линейных измерений.

4. Уравнивание приращений координат.

5. Вычисление координат точек.

I этап - Контроль угловых измерен ий

1. Вычисляется сумма измеренных углов в полигоне – Σβ_изм.

2. Вычисляется теоретическая сумма углов в замкнутом полигоне

Σβ_теор. = 180º · (n – 2), где

n – число углов в полигоне.

3. Вычисляется угловая невязка в полигоне – ƒ_β, которая получается в результате погрешности при измерении горизонтальных углов

ƒ_β = Σβ_изм. – Σβ_теор.

4. Вычисляется допустимая угловая невязка

ƒ_{β доп.} =2 t, где

t – точность теодолита

n – число углов в полигоне.

 

II этап- Уравнивание углов

5. Если ƒ_β ƒ_{β доп.}, то её распределяют с обратным знаком на все углы поровну

δ_β =

6. Вычисляются исправленные значения углов с учётом поправок

β = β_изм.δ

Сумма исправленных углов должна равняться теоретической сумме

Σβ = Σβ_теор.

7. По исходному дирекционному углу и исправленным значениям углов вычисляются дирекционные углы последующих сторон

α_n = α_n-1 + 180º - β_n

контролем вычислений является получение исходного дирекционного угла.

8. По вычисленным дирекционным углам, определяются румбы и их названия, используя формулы зависимости между дирекционными углами и румбами.

 

III этап- Контроль линейных измерений

9. Вычисляется периметр теодолитного хода – Р.

10. По румбам и горизонтальным проложениям сторон полигона вычисляются приращения координат

Х = d · cos r

У = d · sin r

Знаки приращений координат зависят от направления линий, т.е. от названия румбов линий.

11. Вычисляются невязки в приращениях координат

ƒ_Х = ΣХ

ƒ_У = ΣУ

12. Вычисляется абсолютная линейная невязка

ƒ_абс. =

13. Вычисляется относительная линейная невязка

ƒ_отн. =

14. Полученную относительную невязку сравнивают с допустимой

ƒ_доп. =

если ƒ_отн.ƒ_доп., то вычисленные невязки в приращениях координат распределяются с обратным знаком пропорционально длинам сторон.

 

IV этап- Уравнивание приращений координат

15. Вычисляются поправки в приращения координат

δ_Х =· d

δ_У =· d

16. Вычисляются исправленные приращения координат

_испр. =δ

_испр. =δ

17. Вычисляется сумма исправленных приращений

Σ_испр. = 0

Σ_испр. = 0

V этап- Вычисление координат точек

18. Вычисляются координаты точек теодолитного хода по исходным координатам точки 1 и исправленным приращениям координат, путём решения прямой геодезической задачи.

Х_n = Х_n-1Х

У_n = У_n-1У

 

Все вычисленные значения заносятся в ведомость вычисления координат (табл.7).

После вычислений строят план теодолитного хода:

1. На лист бумаги наносится координатная сетка в тонких линиях со сторонами 10х10 см.

2. В соответствии с выбранным масштабом производится оцифровка сетки по осям Х и У.

3. По вычисленным координатам Х и У все точки наносятся на план и подписываются.

4. Полученные точки соединяются прямыми линиями.

5. Каждая сторона подписывается: числитель – румб и его название, знаменатель – горизонтальное проложение.

6. План теодолитного хода оформляется в соответствии с условными знаками

 

В геодезии часто приходится передавать координаты с одной точки на другую. Например, зная исходные координаты точки А (рис.23), горизонтальное расстояние S_AB от неё до точки В и направление линии, соединяющей обе точки (дирекционный угол α_AB или румб r_AB), можно определить координаты точки В. В такой постановке передача координат называется прямой геодезической задачей.

Рис. 23. Прямая геодезическая задача

Для точек, расположенных на сфероиде, решение данной задачи представляет значительные трудности. Для точек на плоскости она решается следующим образом.

Дано: Точка А(X_A, Y_A), S_AB и α_AB.

Найти: точку В(X_B, Y_B).

Непосредственно из рисунка имеем:

ΔX = X_B – X_A;

ΔY = Y_B – Y_A.

Разности ΔX и ΔY координат точек последующей и предыдущей называются приращениями координат. Они представляют собой проекции отрезка АВ на соответствующие оси координат. Их значения находим из прямоугольного прямоугольника АВС:

ΔX = S_AB · cos α_AB;

ΔY = S_AB · sin α_AB.

Так как в этих формулах S_AB всегда число положительное, то знаки приращений координат ΔX и ΔY зависят от знаков cos α_AB и sin α_AB. Для различных значений углов знаки ΔX и ΔY представлены в табл.1.

Таблица 1.

Знаки приращений координат ΔX и ΔY

Приращения координат	Четверть окружности в которую направлена линия
I (СВ)	II (ЮВ)	III (ЮЗ)	IV (СЗ)
ΔX	+	–	–	+
ΔY	+	+	–	–

При помощи румба приращения координат вычисляют по формулам:

ΔX = S_AB · cos r_AB;

ΔY = S_AB · sin r_AB.

Знаки приращениям дают в зависимости от названия румба.

Вычислив приращения координат, находим искомые координаты другой точки:

X_B = X_A + ΔX;

Y_B = Y_A+ ΔY.

Таким образом можно найти координаты любого числа точек по правилу: координаты последующей точки равны координатам предыдущей точки плюс соответствующие приращения.